Заборонене кохання. Несподіване відкриття: частинки поводяться так, як не повинні
Фізики виявили, що попри усталену думку, деякі частинки приваблюють одна одну, хоча повинні відчувати відразу.
На відміну від людських стосунків, фізика елементарних частинок має суворіші правила. Частинки з однаковими зарядами можуть відчувати як "любов", так і взаємну "відразу". Тобто такі частинки відштовхуються. Але автори нового дослідження, опублікованого в журналі Nature Nanotechnology, з'ясували, що це не так, пише ScienceAlert.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
Якщо розмістити кілька електронів у повному вакуумі, то вони почнуть відштовхуватися один від одного із силою, представленою законом Кулона. Так само й протони у вакуумі будуть розділені між собою завдяки спільним позитивним зарядам. Але якщо змішати ці частинки з частинками, у яких переважають різні заряди, то вийде "феєрверк емоцій". Хімія не була б такою самою, якби закон Кулона не приводив у дію події, що виникають в атомних "любовних трикутниках".
Фізики припускають, що цей закон справедливий як для заряджених частинок, які перебувають у розчині, так і для частинки, що перебувають у вакуумі. Учені розглянули можливість того, що правила можуть бути не такими простими, коли йдеться про розчинник.
Під час експериментів із частинками кремнезему в різних видах розчинів хіміки вимірювали такі фактори як кислотність і молекулярна структура розчинника, щоб визначити силу взаємодії частинок. Експерименти показали, що негативно заряджені частинки кремнезему в розчинах на водній основі не видаляються, як у вакуумі, а вони дійсно притягують одна одну.
Як не дивно, частинки кремнезему, що мають позитивний заряд, поводилися зовсім не так, принаймні у водних розчинах. Однак подальші експерименти з використанням спирту як розчинника допомогли зблизитися позитивно зарядженим частинкам.
Учені побачили зближення частинок на великих відстанях, а на коротших відстанях вони відштовхувалися, як і очікувалося.
Хоча взаємодії між частинками та розчинником складні, зрозуміло, що вони досить значні, щоб подолати кулонівські сили, які зазвичай розсовують частинки, у яких переважає один і той самий заряд.
За словами вчених, структура розчину та його власні заряджені компоненти взаємодіють із поверхнями віддалених частинок так, що створюється чиста сила тяжіння, яка притягує частинки кремнезему, попри їхнє відштовхування.
Автори дослідження вважають, що їхнє відкриття може мати важливе значення для різних галузей науки, де важливий рух заряджених частинок у розчині. Це може допомогти в розробці фармацевтичних технологій і нових видів нанотехнологій.
Учені кажуть, що частинки з однаковим зарядом у розчині насправді можуть відчувати суперечливе сильне й далекодійне тяжіння.
Як уже писав Фокус, учені виявили несподіваний виняток у законі фізики, який був запропонований ще на початку 19 століття.